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变频调速给水的基本原理

来源:小编  |  发布时间: 2019-03-21  |   次浏览

市政给水摆在我们面前的一道难题就是能够尽可能满足用水供应的前提下,又可以环保节能,这使得变频调速给水系统应运而生,目前变频器技术已很成熟,在市场上有很多国内外品牌的变频器,这为变频调速供水提供了充份的技术和物质基础。变频器已在国民经济各部门广泛使用。市政供水系统也开始运用变频调速供水,并取得了很好的效果。

1、何谓变频给水

  由水泵-管道供水原理可知,调节供水流量,原则上有两种方法;

  一是节流调节,开大供水阀,流量上升;关小供水阀 ,流量下降。

  二是调速调节,水泵转速 升高,供水流量增加;转速下降,流量降低,对于用水流量经常变化的场合(例如生活用水),采用调速调节流量,具有优良的节能效果。

  变频调速给水设备装置由气压罐、水泵、电控柜、压力控制器、安全阀、压力表、止回阀、闸阀及管道等组成一个完善自动给水装置。当水泵启动后,通过补气罐及进气阀同时向罐内补气补水,随着水位的不断增高,罐内的气体体积不断浓缩;压力不断增高,当压力达到社定最高压力时,通过压力传感操纵水泵关闭。在水泵停止运转的时间里,由于被挤压的空气具有膨胀力,挤压罐内的水具有一定压力而不断送至用户使用。随着水的流出,罐内水的体积减少,空气的体积增大,既罐内压力逐渐降低,当罐内压力降到社定的最低压力时,通过压力传感操纵水泵启动,这样往返不断的停止起动至使管内达到理想的供水效果。

2、变频调速给水的优势

  (1)变频调速给水的供水压力可调,可以方便地满足各种供水 压力的需要。在设计阶段可以降低对供水压力计算准确度的 要求,因为随时可以方便地改变供水压力。但在选泵时应注意 ,泵的扬程宜大一些,因为变频调速其最大压力受水泵限制 。最低使用压力也不应太小,因为水泵不允许在低扬程大流量 下长期超负荷工作,否则应加大变频器和水泵电机的容量, 以防止发生过载。

  (2)变频调速恒压供水具有优良的节能效果。变频恒压供水节能的效果主要取决于用水流量的变化情况及水泵的合理选配,为了使变频 恒压供水具有优良的节能效果,变频恒压供水宜采用多泵并 联的供水模式。由多泵并联恒压变频供水理论可知多泵并联恒 压供水,只要其中一台泵是变频泵,其余全是工频泵,可以实现恒压变量供水 。在变频恒压变量供水当中,变频泵的流量是变化的,当变 频泵是各并联泵中最大,即可保证恒压供水。多泵并联恒压供 水,在设计上可做到在恒压条件下各工频泵的效率不变,并使之处于高效率区工作,变频泵的流量是变化的 ,其工作效率随流量而改变。

3、变频调速给水的工作模式

  对于变频恒压变量给水通常有两种工作模式 ,一是变频泵固定方式,二是变频循环软启动工作方式。在变频泵固定方式中,各并联水泵是按工频方式自动投入或超出的。因为变频泵固定不变,当用水流量变化,变频泵始终处于运行状态,因此变频泵的运行时间最长。为了均衡各水泵的 运行时间,对于变频泵固定运行方式,可以设计成变频泵定时 轮换运行方式。即当某一台变频泵运行一定时间后,由变频 控制器控制变频泵自动进行轮换。

  (1)当用水流量小于一台泵在工频恒压条件下的流量,由一台变频泵 调速恒压供水;当用水流量增大,变频泵的转速自动上升; 当变频泵的转速上升到工频转速,为用水流量进一步增大,由 变频供水控制器控制,自动启动一台工频泵投入,该工频泵 提供的流量是恒定的(工频转速恒压下的流量),其余各并联工 频泵按相同的原理投入。

  (2)在多泵并联变频恒压变量的供水情况下,当用水流量下降 ,变频调速泵的转速下降(变频器供电频率下降);当频率下降 到零流量的时候,变频供水控制器发出一个指令,自动关闭一 台工频泵使之超出并联供水。为了减少工频泵自动投入或超 出时的冲击(水力的或电流的冲击)。在投入时,变频泵的转速 自动下降,然后慢慢上升以满足恒压供水的要求。在超出时, 变频泵的转速应自动上升,然后慢慢下降以满足恒压供水的 要求。上述频率自动上升,下降由供水变频控制器控制。

  (3)恒压变量循环状启动并先开先停的工作模式。在这种供水模式中,当供水流量少于变频泵 在恒压工频下的流量时,由变频泵自动调速供水,当用水流 量增大,变频泵的转速升高。当变频泵的转速升高到工频转速 ,由变频供水控制器控制把该台水泵切换到由工频电网直接 供电(不通过变频器供电)。变频器则另外启动一台并联泵投入 工作。随用水流量增大,其余各并联泵均按上述相同的方式软 启动投入。这就是循环软启动投入方式。当用水流量减少,各并联工频泵按次序关泵超出,并泵超出的顺序按先投入先关泵超出的原则由变频控制器单板计算机控制。

4、变频调速给水的工作原理

  按变频器工作原理,微机设定给水泵工作压力,既用户用水压力。生活给水时,设备运行在低压变频状态,有变频器时刻监控管网压力,对反馈值和设定值进行运算和比较计算,若管网压力高于用户所需压力(设定压力)则自动减少输出频率,从而使泵的转速减少,出水量减少。若管网压力低于用户所需压力(设定压力)则自动增加输出频率,从而是泵的转速增加,出水量增加,当一台泵运行满足不了用户需要时,其他各台泵自动投入,以保证用户的使用压力。当自来水管网的压力升高到达与用户使用压力时候,变频器经过一段延时后便降低转速直到停机。只有当压力降到某一设定压力值时,变频器才重新开始工作。变频泵组的工作知识满足拥护的用水压力与管网压力之差。大大节约了电能。当流量调节器内压低于一个大气压时,安装在流量调节器顶的负压消除器自动打开,使气体进入流量调节器内,消除负压。当流量调节器内压力升高时,又可以将多余的气体排除流量调节器外,使流量调节器内蓄满水,以备下次用水高峰期时使用。当流量调节器内蓄满水后,安装在流量调节器顶的负压消除器自动关闭,防止溢流。

  总之,“变频调速给水系统”与普通加压泵站给水系统基本上是一样的,只是在“变频调速给水系统”中增加了一套控制微机和变频器,指挥“变频调速给水系统”在运行过程中根据生活用水系统对水量、水压的实际变化要求(即给水系统用水量的大、小和压力的高、低变化)进行工作,即指挥控制“变频器”调节电动机的供电频率、使电动机带动水泵不按“水泵特性曲线”运行,而按给水系统实际用水量的大、小和压力高、低变化参数进行变压、变流量供水,以满足生活给水系统的用水要求。


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